< Terug naar vorige pagina
Project
Fysiologische en moleculair-genetische karakterisering van het neuropeptide SIFamide bij Caenorhabditis elegans.
De verwerking van prikkels door het zenuwstelsel is van essentieel belang voor een dier om zich af te stemmen op een voortdurend variërende omgeving. Op moleculair niveau worden diverse signaalmoleculen ingezet om informatie omtrent het externe en interne milieu te vertalen in een gepast gedrag of fysiologische respons. Neuropeptiden activeren G-eiwit-gekoppelde receptoren en vormen hierbij een belangrijke groep van signaalmoleculen. Naast modulatorische functies in het zenuwstelsel hebben neuropeptiden ook tal van fysiologische effecten, en reguleren ze een brede waaier van biologische processen waaronder voortplanting, voedselopname, vertering, gedrag, leren en geheugen.
In dit werk werd neuropeptiderge signalering bestudeerd bij het genetisch modelorganisme Caenorhabditis elegans</>, gebruik makend van de uitgebreide moleculaire en genetische tool box </>die beschikbaar is voor manipulatie van deze nematode worm. Het zenuwstelsel van C. elegans</> bestaat uit slechts 302 neuronen die samen met al hun connecties volledig in kaart zijn gebracht. Ondanks deze relatief eenvoudige anatomie vertoont de rondworm een brede waaier aan complexe gedragingen waaronder adaptatie, leren en het vormen van geheugen. Met behulp van bio-informaticaen omgekeerde farmacologie hebben we drie neuropeptide-gemedieerde signaalsystemen bij C. elegans</> ontdekt, gelijkend op vasopressine/oxytocine signalering bij zoogdieren, en de myoinhiberende- en short</> neuropeptide F-systemen bij insecten. De functie van vasopressine/oxytocine-verwante signaaloverdracht werd bij C. elegans</> verder bestudeerd met het doel om evolutionaire en mechanistische inzichten te verschaffen in de functies van deze neuropeptidenfamilie.
Vasopressine en oxytocine twee verwante neuropeptiden die geproduceerd worden in de hypothalamus bij zoogdieren. Ze treden op als hormoon in de regulatie van waterhuishouding, voortplanting en diverse andere fysiologische processen. Daarnaast hebben vasopressine en oxytocine neuromodulatorische functies in het centraal zenuwstelsel, en beïnvloeden ze sociaal gedrag, leren en geheugen. Verwante neuropeptiden met gelijkaardige fysiologische effecten zijn ook terug te vinden bij ongewervelde dieren. Centrale neuromodulatorische effecten van vasopressine/oxytocine-achtige peptiden in de regulatie van gedrag zijn bij invertebraten nauwelijks onderzocht. Ook is er erg weinig bekend over mechanismen die aan de basis liggen van fysiologische effecten.
De identificatie van een vasopressine/oxytocine-verwant signaalsysteem bij C. elegans</> toont aan dat nematoden net zoals de meeste invertebraten slechts één vasopressine/oxytocine-achtig peptide hebben: het nematocine. Dit neuropeptide activeert de G-eiwit-gekoppelde receptor NTR-1. Om meer inzicht te verwerven in de functie(s) van nematocine werden in eerste instantie de in vivo</> expressiepatronen van het neuropeptide en zijn receptorbepaald. De nematocine precursor komt uitsluitend tot expressie in het zenuwstelsel bij C. elegans</>. Ook de receptor NTR-1 is voornamelijk gelokaliseerd in het zenuwstelsel en komt tot expressie in drie klassen van chemosensorische neuronen die instaan voor zoutdetectie. Deze resultaten suggereren dat de nematocinesignaalweg een modulatorische functie heeft bij het verwerken van sensorische informatie. Daarom werd nagegaan of nematocine een invloed heeft op het zout-chemotactisch gedrag van wormen. Nematocinerge signalering speelt geen rol bij zout-chemotaxisonder normale omstandigheden, maar is wel belangrijk voor de modulatie van dit gedrag in het licht van eerdere ervaringen. In normale omstandigheden vindt C. elegans</> lage zoutconcentraties aangenaam, maarleert snel zout te ontwijken na blootstelling zonder voedsel. Deze gedragsverandering is gekend als smaakplasticiteit en is een vorm van associatief leren. Mutanten met defecten in de nematocinesignaalweg hebben eenverminderde smaakplasticiteit. De resultaten van celspecifieke rescue</>-experimenten duiden op de vrijstelling van nematocine bij dit leergedrag door AVK interneuronen. Nematocine werkt in op een zoutgevoelig neuron (ASEL) dat deel uitmaakt van het neuronaal circuit voor smaakplasticiteit. De gedragsanalyse van dubbelmutanten en supplementatie-studies tonen aan dat ook de aminerge neurotransmitters serotonine en dopamine een rol vervullen in het nematocinerge circuit voor associatief leren.
De moleculair-genetische studie van het nematocinesysteem in C. elegans</> toont aan dat vasopressine/oxytocine-verwante neuropeptiden modulatorische functies hebben met betrekking tot associatief leren bij invertebraten. Deze functie is gelijkend met de effecten van vasopressine en oxytocine op leer- en geheugenprocessen bij zoogdieren, en suggereert dat de neuropeptiderge regulatie van cognitieve processen berust op oude evolutionaire wortels. Door de functionele conservering van centrale effecten in C. elegans</> kan dit model gebruikt wordenom de onderliggende basismechanismen van vasopressine/oxytocine-signalering te ontrafelen. De in deze studie vergaarde informatie betreffende het cellulair en moleculair netwerk vormt een basis om de precieze modulatorische effecten van nematocine verder op te helderen.
In dit werk werd neuropeptiderge signalering bestudeerd bij het genetisch modelorganisme Caenorhabditis elegans</>, gebruik makend van de uitgebreide moleculaire en genetische tool box </>die beschikbaar is voor manipulatie van deze nematode worm. Het zenuwstelsel van C. elegans</> bestaat uit slechts 302 neuronen die samen met al hun connecties volledig in kaart zijn gebracht. Ondanks deze relatief eenvoudige anatomie vertoont de rondworm een brede waaier aan complexe gedragingen waaronder adaptatie, leren en het vormen van geheugen. Met behulp van bio-informaticaen omgekeerde farmacologie hebben we drie neuropeptide-gemedieerde signaalsystemen bij C. elegans</> ontdekt, gelijkend op vasopressine/oxytocine signalering bij zoogdieren, en de myoinhiberende- en short</> neuropeptide F-systemen bij insecten. De functie van vasopressine/oxytocine-verwante signaaloverdracht werd bij C. elegans</> verder bestudeerd met het doel om evolutionaire en mechanistische inzichten te verschaffen in de functies van deze neuropeptidenfamilie.
Vasopressine en oxytocine twee verwante neuropeptiden die geproduceerd worden in de hypothalamus bij zoogdieren. Ze treden op als hormoon in de regulatie van waterhuishouding, voortplanting en diverse andere fysiologische processen. Daarnaast hebben vasopressine en oxytocine neuromodulatorische functies in het centraal zenuwstelsel, en beïnvloeden ze sociaal gedrag, leren en geheugen. Verwante neuropeptiden met gelijkaardige fysiologische effecten zijn ook terug te vinden bij ongewervelde dieren. Centrale neuromodulatorische effecten van vasopressine/oxytocine-achtige peptiden in de regulatie van gedrag zijn bij invertebraten nauwelijks onderzocht. Ook is er erg weinig bekend over mechanismen die aan de basis liggen van fysiologische effecten.
De identificatie van een vasopressine/oxytocine-verwant signaalsysteem bij C. elegans</> toont aan dat nematoden net zoals de meeste invertebraten slechts één vasopressine/oxytocine-achtig peptide hebben: het nematocine. Dit neuropeptide activeert de G-eiwit-gekoppelde receptor NTR-1. Om meer inzicht te verwerven in de functie(s) van nematocine werden in eerste instantie de in vivo</> expressiepatronen van het neuropeptide en zijn receptorbepaald. De nematocine precursor komt uitsluitend tot expressie in het zenuwstelsel bij C. elegans</>. Ook de receptor NTR-1 is voornamelijk gelokaliseerd in het zenuwstelsel en komt tot expressie in drie klassen van chemosensorische neuronen die instaan voor zoutdetectie. Deze resultaten suggereren dat de nematocinesignaalweg een modulatorische functie heeft bij het verwerken van sensorische informatie. Daarom werd nagegaan of nematocine een invloed heeft op het zout-chemotactisch gedrag van wormen. Nematocinerge signalering speelt geen rol bij zout-chemotaxisonder normale omstandigheden, maar is wel belangrijk voor de modulatie van dit gedrag in het licht van eerdere ervaringen. In normale omstandigheden vindt C. elegans</> lage zoutconcentraties aangenaam, maarleert snel zout te ontwijken na blootstelling zonder voedsel. Deze gedragsverandering is gekend als smaakplasticiteit en is een vorm van associatief leren. Mutanten met defecten in de nematocinesignaalweg hebben eenverminderde smaakplasticiteit. De resultaten van celspecifieke rescue</>-experimenten duiden op de vrijstelling van nematocine bij dit leergedrag door AVK interneuronen. Nematocine werkt in op een zoutgevoelig neuron (ASEL) dat deel uitmaakt van het neuronaal circuit voor smaakplasticiteit. De gedragsanalyse van dubbelmutanten en supplementatie-studies tonen aan dat ook de aminerge neurotransmitters serotonine en dopamine een rol vervullen in het nematocinerge circuit voor associatief leren.
De moleculair-genetische studie van het nematocinesysteem in C. elegans</> toont aan dat vasopressine/oxytocine-verwante neuropeptiden modulatorische functies hebben met betrekking tot associatief leren bij invertebraten. Deze functie is gelijkend met de effecten van vasopressine en oxytocine op leer- en geheugenprocessen bij zoogdieren, en suggereert dat de neuropeptiderge regulatie van cognitieve processen berust op oude evolutionaire wortels. Door de functionele conservering van centrale effecten in C. elegans</> kan dit model gebruikt wordenom de onderliggende basismechanismen van vasopressine/oxytocine-signalering te ontrafelen. De in deze studie vergaarde informatie betreffende het cellulair en moleculair netwerk vormt een basis om de precieze modulatorische effecten van nematocine verder op te helderen.
Datum:1 okt 2009 → 30 sep 2013
Trefwoorden:Neuropeptides, C. elegans, SIFamide, Reverse pharmacology, GPCR
Disciplines:Biochemie en metabolisme, Medische biochemie en metabolisme, Dierkundige biologie, Algemene biologie
Project type:PhD project